ACENDENDO UMA LÂMPADA COM VIBRAÇÕES SONORAS

Este tutorial visa ensinar uma maneira prática de utilizar o sensor de som com arduino para automação residencial. Enfim daremos o primeiro passo para desenvolver um sistema inteligente acendendo uma lâmpada quando o sensor de som detectar vibrações sonoras.

O que é o módulo sensor de som?

O sensor de som com arduino apesar de muitos acreditarem ser um microfone, na verdade, constitui uma placa de circuito impresso com uma função específica. O módulo faz com que emite pulsos de energia ao detectar som fazendo com que uma lâmpada acenda ou apague. Este sensor também pode ser utilizado como um “sensor de presença” do ambiente, porém utilizarão ondas sonoras para entender o que acontece ao seu redor.

– Funcionamento

Precipuamente o sensor realiza a transformação da intensidade das ondas sonoras para tensões de 0 a 5V. Em segundo plano, o pino de leitura digital manda um sinal de nível alto se detectar som. Além disso, o sensor de som utiliza o microfone para captar o som, identificando a vibração das ondas no meio e o Trimpot(Potenciômetro) para ajustar a sensibilidade do microfone a essas vibrações.

Este componente possui um potenciômetro com a função de ajustar a sensibilidade do som que queira detectar. Possui dois leds em sentidos opostos onde um serve para alertar que o módulo está energizado e o outro que a saída está ativa, pois ele detectou som. Ademais é possível construir seu próprio sensor de som com praticamente os mesmos componentes do módulo. Entretanto o modulo sensor de som fornece maior praticidade na hora da utilização, com ele é possível controlar diversos eletrodomésticos em sua casa sem o auxílio de interruptores convencionais, ou seja, utilizando apenas o bater de palmas.

– Ondas sonoras

De início são ondas mecânicas que vibram em uma frequência de 20 a 20.000 hertz (Hz), sendo normalmente perceptíveis pelo ouvido humano. Elas são originadas por vibrações no meio material em que elas vão se propagar, onde na maioria dos casos, esse meio é o ar. Além disso, essa vibração é transmitida para as moléculas de ar que estão ao redor, que por sua vez passam a vibrar. O sensor de som detectas essas ondas e em seguida atua através das saídas nos fornecendo os resultados que o programamos para ter.

ATENÇÃO: tenha cuidado ao executar projetos envolvendo alta tensão! Certifique-se de realizar as conexões entre os componentes com o circuito desligado da rede.

– Os terminais deste sensor são:

VCC(+) – Tensão de entrada, entre 3,3 a 5 volts
GND(-) – O pino de O V do módulo, conectado ao GND do Arduino ou fonte
Saída(OUT) – Pino de saída

Sensor de Som

Mãos à obra — Automatizando uma lâmpada

Componentes Necessários

– Montando o projeto:

Primeiramente veremos como funciona um interruptor eletromecânico (Relé) para ligar e desligar a lâmpada com indução magnética. Conecte o 5v e o GND do arduino nos pinos horizontais da protoboard. Logo depois, conecte o módulo sensor de som na protoboard, o VCC será conectado no 5v da protoboard e o GND do módulo será conectado no GND da protoboard. Posteriormente o OUT do sensor de som conectaremos no pino 4 do arduino.

Além disto, conecte agora o módulo relé. O VCC do módulo será conectado no 5v da protoboard e o GND do módulo relé no GND da protoboard. A porta IN do módulo relé será conectada no pino 7 do arduino, como mostra a imagem abaixo.

Diagrama de montagem do sensor de som sem lâmpada

Veja abaixo o circuito sem lâmpada:

Imagem do circuito do sensor de som

– Programando o Arduino:

Agora vamos conectar o arduino no computador e abrir a IDE arduino. Escreva o programa abaixo na IDE e compile o programa para o seu arduino.

Antes de carregar o programa, você precisa selecionar qual porta você deseja usar para fazer o carregamento do seu programa no Arduino (upload). Dentro do Arduino IDE, clique no menu Ferramentas (tools) e abra o submenu Porta(Port). Clique na porta que seu Arduino está conectado, tal como COM3 ou COM4. Geralmente aparece o nome da placa Arduino : “COM3 (Arduino/Genuino Uno)”.

#define pinorele 7 // pino em que o relé será conectado
#define pinosom 4 // pino em que o sensor de som será conectado

bool rele;

void setup() {
  pinMode(pinorele,OUTPUT); //Define o pino do relé como saída
  pinMode(pinosom,INPUT); //Define o pino do sensor de som como entrada
  rele=false; // A variável rele recebe falso
  digitalWrite(pinorele, rele); //Escreve no pino digital do relé falso 
}

void loop() {
 if(digitalRead(pinosom)==HIGH){ //Lê o pino do sensor de som
   rele=!rele;
 }
 digitalWrite(pinorele,rele); //Escreve no pino do rele
}

ATENÇÃO: caso a compilação de erro certifique se a porta do seu arduino está selecionada na IDE.

– Conectando a lâmpada:

Antes de mais nada adicionaremos a lâmpada ao circuito para ver como irá funcionar na prática. Aliás, desconecte o arduino do computador e corte um dos dois fios que vai até à lâmpada e conectar no módulo relé como mostra a figura abaixo.

Imagem da Lâmpada com um dos dois fios cortados

Não tem importância qual dos dois fios da lâmpada será cortado, apenas deve prestar atenção onde conectá-los no relé. Um deve ficar no pino do meio no relé e o outro em qualquer uma das extremidades.

Diagrama de montagem do sensor de som com a lâmpada

ATENÇÃO: verifique que não tenha nenhum fio desencapado e com risco de choque ou curto-circuito. Caso tenha, utilize uma fita isolante para eliminar este risco.

– Testando o sensor de som:

Conecte o arduino a fonte externa de 9v e a lâmpada na tomada. O resultado deve ser igual à imagem abaixo:

Imagem do circuito do sensor de som finalizado

Posteriormente, caso sua lâmpada esteja acendendo e apagando com muita facilidade, você deve ajustar a sensibilidade do sensor de som. Primeiramente desligue a lâmpada da tomada. Após isso, com a lâmpada desligada utilize uma chave de fenda pequena para regular a sensibilidade no sensor de som como mostra a imagem abaixo. Logo após regulada a sensibilidade conecte a lâmpada na tomada novamente.

Potenciômetro do sensor para a regulação de sensibilidade

Entendendo a Fundo:

Software

– Definições e variáveis utilizadas no projeto do sensor de som com arduino

As instruções #define são apenas para associar nomes aos pinos do relé e do sensor no arduino. Já a variável rele é criada para que posteriormente possamos chamá-la em alguma parte de nossa programação.

#define pinorele 7 // pino em que o relé será conectado
#define pinosom 4 // pino em que o sensor de som será conectado
bool rele;

– Função Setup – Definindo pinos do sensor de som com arduino

A função setup é aquela que ira rodar apenas uma vez quando nosso programa for iniciado. Ela é do tipo void, ou seja, não tem retorno e também não tem parâmetros de entrada. A função pinMode define que o pino do relé será a saída, acendendo ou não a lampada, e o pino do sensor será a entrada dos sinais elétricos. A função digitalWrite escreve no pino 7 o valor atribuído a variável rele.

void setup() {
  pinMode(pinorele,OUTPUT); //Define o pino do relé como saída
  pinMode(pinosom,INPUT); //Define o pino do sensor de som como entrada
  rele=false; // A variável rele recebe falso
  digitalWrite(pinorele, rele); //Escreve no pino digital do relé falso 
}

– Função Loop – Leitura do nosso sensor de som com arduino e Estruturas de decisão

Por analogia, a função loop ao contrário da setup ira rodar tudo que estiver dentro dela varias vezes em um loop constante até que seja reiniciado ou parado o programa. Então na função if se a leitura digital(digitalRead) do pino do sensor for nível logico alto(HIGH) o rele recebe true, acendendo a lâmpada. Caso a leitura seja nível logico baixo será escrito(digitalWrite) false no relé, apagando a lâmpada.

void loop() {
 if(digitalRead(pinosom)==HIGH){ //Lê o pino do sensor de som
   rele=!rele;
 }
 digitalWrite(pinorele,rele); //Escreve no pino do rele
}

Hardware

– Microfone

Microfones são transdutores sonoro-elétricos, ou seja, são dispositivos que convertem energia sonora em energia elétrica através de uma membrana flexível chamada diafragma. Este diafragma entra em vibração ao receber ondas sonoras. Através de um processo específico esta vibração produz um sinal elétrico que é depois amplificado e filtrado em aparelhos eletrônicos.

– LM393

É um Amplificador Operacional que consiste em dois comparadores de tensão de precisão e independentes.

Diagrama do Circuito Integrado LM393

conforme acima temos o diagrama do circuito integrado LM393 com pinos de entrada e saída, um pino do vcc e outro do GND e mais dois pinos um negativo e outro positivo. Estes pinos devem ser utilizados conforme a aplicação que queira realizar com o circuito integrado. No projeto ele é responsável por amplificar os sons do ambiente em 100 vezes para que o sensor de som com arduino funcione corretamente.

Considerações finais:

Neste tutorial mostramos como utilizar o sensor de som para automatizar sua residência. No tutorial “MÓDULO SENSOR DE SOM KY-037: ACENDENDO UM LED” mostramos como utilizar o sensor de som para acender um LED. Esperamos que você continue nos acompanhando e sinta-se à vontade para nos dar sugestões, críticas ou elogios. Lembre-se de deixar suas dúvidas nos comentários abaixo.

Angelo Lyra

Estudante de Engenharia Elétrica – IFES, Técnico em Eletrotécnica. Interesse por IoT, Robótica e Sistemas embarcados. Aprecia e deseja desenvolver-se nas tecnologias e suas composições.

Sensor de Som com arduino: Acendendo uma Lâmpada